小型农产品分选机设计与试验

针对家庭农场及小规模营销的需要,设计了基于机器视觉的小型农产品分选机。农产品在平胶带上形成多通道阵列式输送,以DSP作为机器视觉单元的核心,采集一帧图像可分析多个通道,并根据农产品的形状、颜色等图像特征进行分选。在水平输送速度为9.2 cm/s、农产品输送间隔为16 cm、4通道并行输送的条件下,选用核桃、红枣及栗子3种农产品进行了分选机性能测试。试验表明,机器能够可靠工作;核桃、红枣和栗子的分选准确性分别为91.66%、94.79%和97.39%;分选速度达8 800个/h。因此采用DSP芯片作为小型分选机的机器视觉核心是可行的,可以为农产品分选机的小型化、低成本提供技术支持。     

面向蔬菜病虫害视频移动获取的网络互通网关设计

网络互通问题是限制移动视频获取的关键技术瓶颈,为解决此问题,在前期关于视频分割、压缩、标注、检索等一系列研究基础上,设计出面向移动视频获取的网络互通网关,最终实现蔬菜病虫害视频的移动获取。首先对视频电话网络和IP网络的网络协议3G-324M和H.323进行了详细分析。进而基于不同网络协议原理的分析,设计出3G-324M与H.323的互通网关,包括信令网关和媒体网关两部分:信令网关负责处理信令(信号),实现视频电话网与IP网络间呼叫层面和系统层面的控制和互通;媒体网关负责数据传输,实现视频电话网与IP网络间媒体和数据层面的控制和互通。最终基于前期的研究基础和本文设计的网络互通网关,构建了蔬菜病虫害知识视频移动获取模型,实现了蔬菜病虫害的视频移动获取。此外还对视频获取模型进行对比试验,通过与传统方法的比较,证明所设计的网络互通网关和移动视频获取模型具有理论和实用价值。     

水肥耦合对棉花产量、收益及水分利用效率的效应

研究滴灌施肥条件下水肥耦合对棉花籽棉产量、水分利用效率和净收益的影响,并运用多元二次回归与归一化及3种不同目标值组合方式相结合的方法,探索满足多目标综合效益最大化的滴灌水肥用量。采用田间试验的方法,于2012年和2013年棉花生长季,设置5个N-P2O5-K2O施肥水平150-60-30、200-80-40、250-100-50、300-120-60、350-140-70 kg/hm2(分别记为F150、F200、F250、F300、F350)和3个灌溉水平(60%ETC:W1、80%ETC:W2、100%ETC:W3,ETC是作物蒸发蒸腾量)。结果表明,籽棉产量、水分利用效率和净收益的水肥耦合效应明显,60%ETC灌水水平显著抑制籽棉产量并降低净收益,100%ETC灌水水平能够显著提高籽棉产量和净收益,但水分利用效率低于60%ETC灌水水平。2012年灌水量为100%ETC且施肥量300-120-60 kg/hm2(N-P2O5-K2O)时籽棉产量最高,但净收益并未增加,2 a灌水量为100%ETC且施肥量250-100-50 kg/hm2(N-P2O5-K2O)时的净收益最高。二次回归分析结果表明,3种组合方式均可用于水肥多目标优化,其中乘法组合方式2 a水肥投入量差异更小且各目标值变化也更小,2012年灌水量92%ETC、施肥量278-111-56 kg/hm2(N-P2O5-K2O)以及2013年灌水量90%ETC、施肥量268-107-53 kg/hm2(N-P2O5-K2O)可作为籽棉产量、水分利用效率和净收益综合效益最大化的水肥管理策略。     

苹果汁中展青霉素的去除动力学与热力学研究

利用Langmuir、Freundlich及Temkin吸附等温模型对LSA-800B型树脂吸附苹果汁中展青霉素的等温线数据进行拟合,确定较佳吸附模型,并且对吸附过程的热力学性质进行研究。此外,利用Lagergren拟一级、Mc Kay拟二级吸附速率模型和Weber-Morris颗粒内扩散模型对LSA-800B型树脂吸附苹果汁中展青霉素的静态吸附过程进行分析,确定较佳的吸附速率模型及吸附机理。结果表明:LSA-800B型树脂吸附苹果汁中展青霉素符合Freundlich吸附等温模型;吸附自由能变量ΔG0,证明LSA-800B型树脂对展青霉素的吸附是自发的物理过程;吸附焓变量ΔH0,说明吸附过程是放热过程,温度降低有利于展青霉素的吸附;吸附熵变量ΔS0,说明水分子不易对被吸附的展青霉素进行解析,解析过程需要其他溶剂;Lagergren拟一级吸附速率模型适合描述吸附过程的动力学,WeberMorris颗粒内扩散模型揭示其吸附过程由液膜扩散和颗粒内扩散共同控制。     

CO 2与土壤水分交互作用的番茄光合速率预测模型

为了实现不同土壤水分管理下的CO 2气肥精细控制,建立了番茄作物不同生长阶段的光合速率预测模型。实验设置了4个CO 2浓度与3个土壤水分条件的交互处理,利用无线传感器网络长期实时监测温室内环境信息,采用LI-6400XT型光合速率仪定时采集作物净光合速率信息;并用BP神经网络分别建立了番茄苗期、花期和果期的光合速率预测模型。预测模型的验证结果表明,对于苗期预测模型,预测值与实测值之间的决定系数 R 2为0.925;花期预测模型的决定系数 R 2为0.920,果期预测模型的决定系数 R 2为0.958;番茄各生长期的光合速率预测模型均具有较高的预测精度。在不同土壤水分条件下改变CO 2浓度,得到的CO 2浓度与光合速率预测曲线与实测值相近,可反映实际土壤水分管理下的CO 2浓度最优值,对指导不同土壤水分条件下CO 2气肥的精细调控具有重要意义。     

玉米中耕除草复合导航系统设计与试验

为了实现玉米中耕除草过程中的自动导航作业,提高自动除草的效率和准确性,设计了一种玉米中耕除草复合导航系统。系统由基于GNSS的农机自动导航部分和基于机器视觉的农具自动导航部分组成,可通过GNSS位置信息进行农机自动导航,同时根据摄像头获取的玉米作物行信息控制农具铲刀进行行间除草。对农机的转向控制部分和前轮转角检测部分进行了机械改装,以PLC和步进电机驱动器为基础设计了农机转向控制电路和农具液压控制电路;以横向偏差和横向偏差变化率作为模糊控制的输入变量设计了自适应模糊控制方法;采用摄像头获取玉米作物行,通过扫描滤波方法进行作物行检测。农机独立导航除草试验和农机具复合导航试验结果表明：在车速为0.6 m/s时,农机自动导航最大横向偏差为10.04 cm,平均偏差为4.62 cm;农机具复合导航时的最大偏差为6.35 cm,平均偏差为2.73 cm;农机具复合导航系统能较好地满足玉米中耕除草的要求。     

单株幼龄苹果树修剪仿真研究

修剪是果树生产中重要的技术手段,要想研究更加合理的修剪技术体系,就必须保证能够对修剪反应有准确、直观和及时的判断,而仿真模拟技术提供了这种可能。以幼龄苹果树为研究对象,采用不同修剪处理对比的方法,在田间试验的基础上,总结修剪反应规律,构建苹果树结构和修剪模型。在此基础上基于Qt框架和OpenGL图形库,开发了单株苹果树修剪仿真软件平台。结合优化算法,通过仿真平台模拟了给定生产目标的修剪方案优化,优化结果对虚拟学习和实际生产提供了可视化指导。     

长时序海量土地利用时空数据统计优化方法

针对任意查询区域年度现状地类面积统计困难、长时序变更流量分析计算耗时等问题,提出基于时空变化图模型的统计优化方法。运用图的连通性原理,对查询统计区域内和边界处的要素实体进行分类,实现了时序快照统计优化算法,解决了任意查询区域时点现状统计困难的问题,提高了时序快照统计的效率。运用多商品流原理进行时空网络图约化性判定,实现了变更流量统计优化算法,减少了要素空间叠置分析次数,解决了长时序土地利用变化变更流量统计耗时问题,提高了统计的效率。最后,以2009—2012年琼海市土地利用数据为例,进一步验证优化算法的有效性和可行性。     

连续翻耕秸秆粉碎还田土壤物理性状及水稻产量

通过连续5年田间定位试验,研究了翻耕秸秆粉碎还田对稻麦两熟农田土壤物理性状、水稻产量及其构成因素的影响。结果表明,水稻收获时,翻耕秸秆粉碎还田处理能够有效降低耕层土壤容重、紧实度和土壤中固相部分所占比例,增加耕层土壤毛管孔隙度和土壤中气相部分所占比例。就水稻产量而言,翻耕秸秆粉碎还田处理较秸秆不还田处理有不同程度的提高,5年平均增产428 kg/hm~2,增幅为4.50%,主要是通过增加有效穗数和穗粒数来提高水稻产量。总之,本试验条件下,翻耕秸秆粉碎还田措施有利于改善耕层土壤物理结构,提高水稻产量。     

汉中地区滇柏引种试验初报

在汉中地区进行了滇柏引种的初步试验。结果表明:10年生树高平均7.6m,胸径7.9cm,不同造林地点的树高生长间有显著差异,表现出较好的适应性和速生性,可以在该地区推广种植。